Bacillus subtilis ZJUTZY发酵生产γ-聚谷氨酸及其絮凝特性研究

摘要

γ-PGA(γ-聚谷氨酸)是一种通过微生物合成的均聚氨基酸化合物，它由谷氨酸单体以γ-羧基与氨基相缩合而成，是一种水溶性和可生物降解的新型生物高分子材料，近年来由于其被作为增稠剂，保湿剂，药物载体等而一直被广泛应用于工业领域，是一种有极大开发价值和前景的多功能性生物制品。 本文以菌落粘度为初筛标记，从纳豆及实验室保藏菌种中筛选得到了一株产γ-PGA的菌株，该菌株发酵液经过有机溶剂沉淀，得到的产物经过水解和HPLC分析，主要成分为证明主要组分为谷氨酸。通过形态以及生理生化性质测定，初步鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，进一步通过16S rDNA扩增和测序(GenBank中登录号为EF694950)，也证明该菌株为Bacillus subtilis，命名为ZJUTZY。SDS-PAGE法电泳结果表明，Bacillus subtilis ZJUTZY 产γ-PGA的分子量分布范围在40kDa～110kDa之间。 利用2,4-二硝基氟苯能和氨基发生反应并在356nm处有紫外吸收的性质，建立了一种简易的检测方法，能同步测定γ-聚谷氨酸的产量和平均相对分子质量，并用于对Bacillus subtilis ZJUTZY产γ-聚谷氨酸条件的单因素初筛，获得该菌株的较佳发酵条件为：甘油60g/L，蛋白胨60g/L，谷氨酸钠160g/L，磷酸氢二钾0.5g/L，发酵温度28℃，培养基初始pH值为6.0，摇床转速为200r/min，γ-PGA产量可达到56.07g/L，平均相对分子质量为59kDa。 以Ca(OH)2作为絮凝介质，得到-γPGA溶液絮凝活性的最佳絮凝条件为：γ-PGA浓度为0.08g/L，体系的pH为6.0，适宜温度为40℃，絮凝作用40min，不同的金属离子对γ-PGA溶液的絮凝活性具有不同的影响，Fe3+、Co2+、Mn2+对絮凝作用起削弱作用，而Mg2+、Ca2+、K+则对絮凝作用起到很好的促进作用，γ-PGA溶液的絮凝活性最高为46.99％。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1 γ-PGA的结构和性质

1.1.1γ-PGA的结构

1.1.2γ-PGA的性质

1.2γ-PGA的制备

1.2.1化学法合成

1.2.2提取法合成

1.2.3微生物发酵合成法

1.3γ-PGA的生物合成途径

1.4 γ-PGA的应用

1.4.1医药

1.4.2化妆品与日化用品

1.4.3农业

1.4.4其他应用

1.5γ-PGA生产工艺

1.5.1培养基

1.5.2发酵工艺

1.5.3提取工艺

1.6本课题的研究意义及内容

1.7参考文献

第二章实验材料与方法

2.1仪器与试剂

2.1.1主要仪器

2.1.2主要试剂及标准品

2.2培养基和培养条件

2.2.1主要培养基

2.2.2培养方法

2.3分析测定方法

2.3.1 pH测定

2.3.2含菌量测定

2.3.3 γ-PGA粗品的制备

2.3.4 γ-PGA的水解

2.3.5 γ-PGA的分子量测定方法

2.3.6 γ-PGA测定方法

2.3.7 FDNB法的建立

2.4参考文献

第三章γ-PGA生产菌株的筛选和鉴定

3.1前言

3.2材料与方法

3.2.1分离菌种材料

3.2.2培养基

3.2.3培养方法

3.2.4产物鉴定

3.2.5 γ-PGA生产菌株的鉴定

3.3结果与讨论

3.3.1 γ-PGA生产菌株的筛选

3.3.2产物鉴定

3.3.3 γ-PGA生产菌株的分类学鉴定

3.4小结

3.5参考文献

第四章Bacillus subtilis ZJUTZY培养条件优化

4.1前言

4.2材料与方法

4.2.1菌种

4.2.2培养基和培养条件

4.2.3.Bacillus subtilis ZJUTZY生长曲线测定

4.2.4培养条件优化

4.2.5分析测定方法

4.3结果与讨论

4.3.1 Bacillus subtilis ZJUTZY生长曲线

4.3.2培养基成分对Bacillus subtilis ZJUTZY产γ-PGA产量与分子量的影响

4.3.3培养条件对Bacillus subtilis ZJUTZY产γ-PGA产量与分子量的影响

4.4小结

4.5参考文献

第五章γ-PGA的絮凝特性研究

5.1前言

5.2材料与方法

5.2.1菌种、培养基、培养条件及γ-PGA粗品的制备

5.2.2絮凝活性测定

5.3结果与讨论

5.3.1 pH值对絮凝活性的影响

5.3.2絮凝温度对絮凝活性的影响

5.3.3絮凝时间对絮凝活性的影响

5.3.4γ-PGA的浓度对絮凝活性的影响

5.3.5金属离子对絮凝活性的影响

5.4小结

5.5参考文献

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

致谢

攻读学位期间发表的学术论文